1、第五章 慣性導(dǎo)航系統(tǒng)2012 . 112主要內(nèi)容概論參考坐標(biāo)系慣性導(dǎo)航基本原理加速度計平臺式慣性導(dǎo)航系統(tǒng)捷聯(lián)式慣性導(dǎo)航系統(tǒng)慣性導(dǎo)航系統(tǒng)的誤差與初始對準(zhǔn)慣性導(dǎo)航技術(shù)進展34. 加速度計慣性導(dǎo)航系統(tǒng)的重要敏感元件，用于測量飛機某一軸向上的線加速度，輸出與加速度成比例的電信號。理論依據(jù)：牛頓第二定律(物體受外力作用時，會沿外力方向產(chǎn)生加速度，其大小與外力成正比，與物體的質(zhì)量成反比)。加速度計實際上測量的是單位質(zhì)量所對應(yīng)的外力（即比力），為此加速度計又稱為比力計（比力傳感器）。44.1 加速度測量原理(1)加速度計的原理模型：質(zhì)量為m的力敏感元件，借助彈簧被約束在儀表殼體內(nèi)，并通過阻尼器c （使加速度

2、計有穩(wěn)定的輸出）與儀表殼體相連。54.1 加速度測量原理(2)飛機沿敏感軸（輸入軸）方向以加速度a（相對慣性空間）運動，敏感質(zhì)量將沿與加速度相反的方向相對殼體位移，從而壓縮（或拉伸）彈簧。穩(wěn)定時，有如下關(guān)系： 其中， 為敏感質(zhì)量m相對殼體的位移量， k為彈簧的彈性系數(shù)。7擺式加速度計的基本組成84.2 加速度計類型(2)擺式加速度計 當(dāng)飛機沿負(fù)x軸以加速度a運動時，敏感質(zhì)量擺受到a引起的慣性力 的作用，擺錘繞轉(zhuǎn)軸y產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩 和轉(zhuǎn)角 。由于轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動使彈簧變形而產(chǎn)生與 方向相反的彈性力矩 。又由于擺錘偏離z軸方向，重力形成與彈性力矩方向相同的力矩分量 。104.2 加速度計類型(3)穩(wěn)態(tài)時，力矩平

3、衡方程為 當(dāng) 很小， ， ，從而得到 其中，m為擺錘質(zhì)量，l為擺長，k為彈性系數(shù)。114.2 加速度計類型(4)以活動系統(tǒng)的支承方式劃分 軸承支承擺式加速度計； 撓性支承加速度計； 懸浮加速度計。12液浮擺式加速度計的基本原理14擾性加速度計的基本原理154.2 加速度計類型(6)擾性擺式加速度計基本工作原理與液浮擺式加速度計類似。有一高增益的伺服放大器，使擺組件始終工作在零位附近。這樣撓性桿的彎曲很小,引入的彈性力矩也微小,因此儀表能達到很高的精度。174.1 加速度測量原理(3)在慣導(dǎo)應(yīng)用中，加速度計在測量飛機運動加速度的同時，還受到地球、月球、太陽和其它天體引力場的影響。加速度計無法區(qū)分

4、運動加速度和天體引力場形成的引力加速度。184.1 加速度測量原理(4)加速度計所感測的比力是單位質(zhì)量相對慣性空間的加速度與引力加速度之差，則比力f 定義為： 其中，G為引力加速度。 其中， 分別為地球、月球和太陽的引力加速度， 為其它天體引力加速度的矢量和。194.1 加速度測量原理(6)飛機運動的絕對加速度 （飛機相對慣性空間的加速度）是相對加速度 （飛機相對地球的加速度），牽連加速度 （地球相對慣性空間的加速度）與哥氏加速度 （如果牽連運動為轉(zhuǎn)動，由相對運動和牽連運動的相互作用而產(chǎn)生的附加加速度）的矢量和，即204.1 加速度測量原理(7)當(dāng)飛機在轉(zhuǎn)動著的地球上相對地球運動時，加速度計只

5、能感測由于這些運動所引起的包括引力在內(nèi)的各種作用力的合力。如果獲取飛機相對地球坐標(biāo)系的相對加速度，則需要從加速度計測得的比力信息中消除（補償）牽連加速度、哥氏加速度以及引力加速度。214.1 加速度測量原理(8)在慣導(dǎo)系統(tǒng)中，加速度計被安裝在飛機內(nèi)的某個測量坐標(biāo)系中。設(shè)這個測量坐標(biāo)系為p，坐標(biāo)系p相對地球坐標(biāo)系的轉(zhuǎn)動角速度為 ，坐標(biāo)系p相對地球的運動速度為 （即相對速度），地球坐標(biāo)系相對慣性坐標(biāo)系的轉(zhuǎn)動角速度為 （即牽連角速度），則加速度計所測得的比力，其表達式為：224.1 加速度測量原理(9) 其中， 為坐標(biāo)系p(即飛機)相對地球的運動加速度，即飛機的相對加速度； 為飛機的相對速度與牽連角速度引起的哥氏加速度； 為飛機保持在地球表面運動（圓周運動）引起的向心加速度； g 為重力加速度，由地球引力加速度與地球自轉(zhuǎn)引起的向心加速度形成。 244.1 加速度測量原理(11)上式即為慣導(dǎo)系統(tǒng)的基本導(dǎo)航方程。從加速度計輸出的比力 f 中消除 ，可獲得飛機相對地球坐標(biāo)系的加速度 ，積分一次得到 ，再積分一次得到位移。254.1 加速度測量原理(12)平臺式慣導(dǎo)用陀螺平臺跟蹤當(dāng)?shù)厮阶鴺?biāo)系，使加速度計感測的比力沒有重力加速度的水平分量，而高度通道將感受到全部重力加速度。由于重